基于磁壓縮的雙極性納秒脈沖發(fā)生器及其介質(zhì)阻擋放電應(yīng)用.pdf

1、近些年來，由于低溫等離子體的巨大應(yīng)用前景受到了人們越來越多的關(guān)注。為了研究納秒級雙極性脈沖下介質(zhì)阻擋放電（DBD）特性及規(guī)律，充實(shí)高頻放電理論研究，研制具有高幅值、高重復(fù)頻率的雙極性高壓納秒脈沖發(fā)生器具有重要的學(xué)術(shù)意義。
　　首先，本文簡要介紹了基于全橋逆變電路、脈沖變壓器和磁開關(guān)的雙極性納秒脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)以及工作原理，并且對系統(tǒng)的參數(shù)選擇進(jìn)行了理論推導(dǎo)。按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)順序，首先計(jì)算了由銳化電容、飽和磁開關(guān)和負(fù)載組成的放電回路參

2、數(shù)；通過對脈沖變壓器繞組趨膚效應(yīng)的闡述，進(jìn)而選擇了合適的繞組導(dǎo)體；同時(shí)計(jì)算了三種不同繞組結(jié)構(gòu)下的漏感大小，有助于選擇合適的繞組結(jié)構(gòu)；全橋逆變電路的優(yōu)劣關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文闡釋并且設(shè)計(jì)了放電阻止型RCD緩沖電路用以IGBT的保護(hù)；而對于磁開關(guān)的設(shè)計(jì)，利用單繞組測量方法，測量了高頻下性能均表現(xiàn)良好的兩種材料鎳鋅鐵氧體和鈷基非晶可飽磁心，最終通過比較選取了鈷基非晶可飽磁心作為磁開關(guān)。
　　其次，結(jié)合PSpice仿真，利用Mode

3、l Editor建立實(shí)測磁心模型，研究相關(guān)電路參數(shù)對輸出電壓波形的影響，特別是上升沿，并且對磁壓縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了一些建議；通過仿真與實(shí)測波形的盡可能貼合，可以反推出脈沖變壓器漏感 Lσ、飽和磁開關(guān)電感Ls大小。
　　系統(tǒng)在純電阻負(fù)載下的測試結(jié)果表明，通過雙極性磁脈沖壓縮系統(tǒng)，能夠在負(fù)載兩端輸出的納秒脈沖電壓具有以下參數(shù)：幅值在5~13kV可調(diào)，上升沿100ns左右，重復(fù)頻率0~10kHz可調(diào)，仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常貼近。

4、　　最終，本文結(jié)合DBD放電模型和放電圖片探索了高頻雙極性脈沖電壓下放電現(xiàn)象。通過放電實(shí)測電流電壓波形分析了一個(gè)周期內(nèi)的放電過程，結(jié)合放電電荷量和電壓的Lissajous曲線對該放電過程進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證，同時(shí)通過對Lissajous曲線的分析得到了DBD放電模型實(shí)測等效電容值，并與理論計(jì)算值進(jìn)行了比較。為了研究高頻雙極性下DBD放電特性與頻率的關(guān)系，本文先測量了DBD起始放電電壓與頻率的關(guān)系，其次通過對DBD放電電路的推導(dǎo)，得到了放電的